La pectina ( griego antiguo : πηκτικός pēktikós : "congelado" y "cuajado") es un heteropolisacárido , un ácido estructural contenido en la laminilla primaria, en la laminilla media y en las paredes celulares de las plantas terrestres . [1] El principal componente químico de la pectina es el ácido galacturónico (un ácido de azúcar derivado de la galactosa ) que fue aislado y descrito por Henri Braconnot en 1825. [2] [3] La pectina producida comercialmente es un polvo de color blanco a marrón claro. , producido a partir de frutas cítricas para su uso como agente gelificante comestible , especialmente en mermeladas y jaleas, rellenos de postres, medicamentos y dulces; y como estabilizador de alimentos en jugos de frutas y bebidas lácteas, [4] y como fuente de fibra dietética .
La pectina está compuesta de polisacáridos complejos que están presentes en las paredes celulares primarias de una planta y abundan en las partes verdes de las plantas terrestres. [5] La pectina es el componente principal de la laminilla media , donde se une a las células. La pectina se deposita por exocitosis en la pared celular mediante vesículas producidas en el aparato de Golgi . [6] La cantidad, estructura y composición química de la pectina es diferente entre las plantas, dentro de una planta a lo largo del tiempo y en varias partes de una planta. La pectina es un polisacárido importante de la pared celular que permite la extensión primaria de la pared celular y el crecimiento de las plantas. [7] Durante la maduración de la fruta , la pectina se descompone mediante las enzimas pectinasa y pectinesterasa , proceso en el que la fruta se vuelve más blanda a medida que las laminillas medias se descomponen y las células se separan entre sí. [8] Un proceso similar de separación celular causado por la descomposición de la pectina ocurre en la zona de abscisión de los pecíolos de las plantas de hoja caduca durante la caída de las hojas. [ cita necesaria ]
La pectina es una parte natural de la dieta humana, pero no contribuye significativamente a la nutrición. La ingesta diaria de pectina procedente de frutas y verduras se puede estimar en unos 5 g si se consumen aproximadamente 500 g de frutas y verduras al día.
En la digestión humana, la pectina se une al colesterol en el tracto gastrointestinal y ralentiza la absorción de glucosa al atrapar los carbohidratos. La pectina es, por tanto, una fibra dietética soluble . En ratones diabéticos no obesos (NOD), se ha demostrado que la pectina aumenta la incidencia de diabetes autoinmune tipo 1. [9]
Un estudio encontró que después del consumo de fruta, la concentración de metanol en el cuerpo humano aumentaba hasta en un orden de magnitud debido a la degradación de la pectina natural (que se esterifica con metanol) en el colon . [10]
Se ha observado que la pectina tiene alguna función en la reparación del ADN de algunos tipos de semillas de plantas, generalmente plantas del desierto. [11] Las películas superficiales pectináceas, que son ricas en pectina, crean una capa de mucílago que retiene el rocío que ayuda a la célula a reparar su ADN. [12]
Se ha demostrado que el consumo de pectina reduce ligeramente (3 a 7%) los niveles de colesterol LDL en sangre. El efecto depende de la fuente de pectina; las pectinas de manzana y cítricos fueron más efectivas que la pectina de fibra de pulpa de naranja. [13] El mecanismo parece ser un aumento de la viscosidad en el tracto intestinal, lo que lleva a una reducción de la absorción de colesterol de la bilis o los alimentos. [14] En el intestino grueso y el colon, los microorganismos degradan la pectina y liberan ácidos grasos de cadena corta que tienen una influencia positiva en la salud ( efecto prebiótico ). [15]
Las pectinas, también conocidas como polisacáridos pécticos, son ricas en ácido galacturónico. Se han identificado y caracterizado varios polisacáridos distintos dentro del grupo péctico. Los homogalacturonatos son cadenas lineales de ácido D -galacturónico con enlaces α-(1–4) . [16] Los galacturonanos sustituidos se caracterizan por la presencia de residuos anexos de sacáridos (como D - xilosa o D - apiosa en los casos respectivos de xilogalacturonano y apiogalacturonano ) que se ramifican a partir de una columna vertebral de residuos de ácido D -galacturónico. [16] [17] Las pectinas ramnogalacturonano I (RG-I) contienen una columna vertebral del disacárido repetitivo: ácido 4)-α- D -galacturónico-(1,2)-α- L - ramnosa -(1. De muchos de De los residuos de ramnosa se ramifican las cadenas laterales de varios azúcares neutros. Los azúcares neutros son principalmente D - galactosa , L - arabinosa y D -xilosa, variando los tipos y proporciones de los azúcares neutros según el origen de la pectina. [16] [17] [18]
Otro tipo estructural de pectina es el ramnogalacturonano II (RG-II), que es un polisacárido menos frecuente, complejo y altamente ramificado. [19] Algunos autores clasifican al ramnogalacturonano II dentro del grupo de galacturonanos sustituidos, ya que la columna vertebral del ramnogalacturonano II está formada exclusivamente por unidades de ácido D -galacturónico. [17]
La pectina aislada tiene un peso molecular típico de 60.000 a 130.000 g/mol, que varía según el origen y las condiciones de extracción. [ cita necesaria ]
En la naturaleza, alrededor del 80 por ciento de los grupos carboxilo del ácido galacturónico están esterificados con metanol . Esta proporción disminuye en diversos grados durante la extracción de pectina. Las pectinas se clasifican como pectinas con alto contenido de metoxi frente a pectinas con bajo contenido de metoxi (pectinas HM cortas versus pectinas LM), con más o menos de la mitad de todo el ácido galacturónico esterificado. [20] La proporción de ácido galacturónico esterificado y no esterificado determina el comportamiento de la pectina en aplicaciones alimentarias: las pectinas HM pueden formar un gel en condiciones ácidas en presencia de altas concentraciones de azúcar, mientras que las pectinas LM forman geles mediante la interacción con divalentes. cationes, particularmente Ca 2+ , según el modelo idealizado de la "caja de huevos", en el que se forman puentes iónicos entre los iones calcio y los grupos carboxilo ionizados del ácido galacturónico. [21] [22] [20]
En las pectinas con alto contenido de metoxi, con un contenido de sólidos solubles superior al 60 % y un valor de pH entre 2,8 y 3,6, los enlaces de hidrógeno y las interacciones hidrófobas unen las cadenas de pectina individuales. Estos enlaces se forman cuando el agua se une al azúcar y obliga a las hebras de pectina a unirse. Estos forman una red molecular tridimensional que crea el gel macromolecular. El mecanismo de gelificación se denomina gel de baja actividad de agua o gel de pectina, ácido y azúcar. [ cita necesaria ]
Si bien las pectinas con bajo contenido de metoxi necesitan calcio para formar un gel, pueden hacerlo con menos sólidos solubles y un pH más alto que las pectinas con alto contenido de metoxi. Normalmente las pectinas bajas en metoxi forman geles con un rango de pH de 2,6 a 7,0 y con un contenido de sólidos solubles entre 10 y 70%. [ cita necesaria ]
Las unidades de ácido galacturónico no esterificadas pueden ser ácidos libres (grupos carboxilo) o sales con sodio, potasio o calcio. Las sales de pectinas parcialmente esterificadas se denominan pectinatos; si el grado de esterificación es inferior al 5 por ciento, las sales se denominan pectatos, la forma ácida insoluble, ácido péctico. [ cita necesaria ]
Algunas plantas, como la remolacha azucarera , las patatas y las peras , además de ésteres metílicos contienen pectinas con ácido galacturónico acetilado. La acetilación previene la formación de gel pero aumenta los efectos estabilizadores y emulsionantes de la pectina.
La pectina amidada es una forma modificada de pectina. Aquí, parte del ácido galacturónico se convierte con amoníaco en amida de ácido carboxílico . Estas pectinas son más tolerantes a las diferentes concentraciones de calcio que se producen durante su uso. [23]
La pectina tiolada exhibe propiedades gelificantes sustancialmente mejoradas ya que este tiomero es capaz de reticularse mediante la formación de enlaces disulfuro . Estas altas propiedades gelificantes son ventajosas para diversas aplicaciones farmacéuticas y aplicaciones en la industria alimentaria. [24] [25] [26]
Para preparar un gel de pectina, los ingredientes se calientan, disolviendo la pectina. Al enfriarse por debajo de la temperatura de gelificación, comienza a formarse un gel. Si la formación de gel es demasiado fuerte, el resultado es sinéresis o una textura granular, mientras que una gelificación débil conduce a geles excesivamente blandos.
Las pectinas amidadas se comportan como pectinas bajas en ésteres pero necesitan menos calcio y son más tolerantes al exceso de calcio. Además, los geles de pectina amidada son termorreversibles; se pueden calentar y después de enfriar se solidifican de nuevo, mientras que los geles de pectina convencionales permanecen después líquidos. [ cita necesaria ]
Las pectinas con alto contenido de éster se endurecen a temperaturas más altas que las pectinas con bajo contenido de éster. Sin embargo, las reacciones de gelificación con calcio aumentan a medida que disminuye el grado de esterificación. De manera similar, valores de pH más bajos o sólidos solubles más altos (normalmente azúcares) aumentan la velocidad de gelificación. Por lo tanto, se pueden seleccionar pectinas adecuadas para mermeladas y jaleas, o para jaleas de confitería con alto contenido de azúcar. [ cita necesaria ]
Las peras, manzanas, guayabas, membrillos , ciruelas, grosellas y naranjas y otras frutas cítricas contienen grandes cantidades de pectina, mientras que las frutas blandas, como las cerezas, las uvas y las fresas, contienen pequeñas cantidades de pectina.
Los niveles típicos de pectina en frutas y verduras frescas son:
Las principales materias primas para la producción de pectina son las cáscaras secas de cítricos o el orujo de manzana , ambos subproductos de la producción de zumos. También se utiliza en pequeña medida orujo de remolacha azucarera.
De estos materiales, la pectina se extrae añadiendo ácido diluido caliente a valores de pH de 1,5 a 3,5. Durante varias horas de extracción, la protopectina pierde parte de su ramificación y longitud de cadena y se disuelve. Después de filtrar, el extracto se concentra al vacío y luego la pectina se precipita añadiendo etanol o isopropanol. Ya no se utiliza la antigua técnica de precipitar pectina con sales de aluminio (además de alcoholes y cationes polivalentes, la pectina también precipita con proteínas y detergentes).
A continuación se separa, se lava y se seca la pectina precipitada con alcohol. El tratamiento de la pectina inicial con ácido diluido conduce a pectinas poco esterificadas. Cuando este proceso incluye hidróxido de amonio (NH 3 (aq)), se obtienen pectinas amidadas. Después del secado y la molienda, la pectina generalmente se estandariza [ se necesita clarificación ] con azúcar y, a veces, sales de calcio o ácidos orgánicos, para optimizar el rendimiento en una aplicación particular. [28]
El uso principal de la pectina es como agente gelificante , espesante y estabilizador en los alimentos. La aplicación clásica es dar la consistencia gelatinosa a confituras o mermeladas , que de otro modo serían jugos dulces. La pectina también reduce la sinéresis en confituras y mermeladas y aumenta la fuerza del gel de las mermeladas bajas en calorías. Para uso doméstico, la pectina es un ingrediente del azúcar gelificante (también conocido como "azúcar de mermelada") donde se diluye a la concentración adecuada con azúcar y un poco de ácido cítrico para ajustar el pH. En algunos países, la pectina también está disponible en forma de solución, extracto o mezcla en polvo para preparar mermeladas caseras.
Para las confituras y mermeladas convencionales que contienen más del 60% de azúcar y sólidos de fruta solubles, se utilizan pectinas con alto contenido de éster. En el caso de pectinas bajas en ésteres y pectinas amidadas se necesita menos azúcar para poder elaborar productos dietéticos. El extracto acuoso de semillas de aiyu se utiliza tradicionalmente en Taiwán para hacer gelatina de aiyu , donde el extracto gelifica sin calentar debido a las pectinas bajas en ésteres de las semillas y los cationes bivalentes del agua. [20]
La pectina se utiliza en jaleas de confitería para dar una buena estructura de gel, un mordisco limpio y una buena liberación de sabor. La pectina también se puede utilizar para estabilizar bebidas proteicas ácidas, como el yogur, para mejorar la sensación en la boca y la estabilidad de la pulpa en bebidas a base de jugos y como sustituto de la grasa en productos horneados. [29] Los niveles típicos de pectina utilizados como aditivo alimentario están entre 0,5 y 1,0%; esto es aproximadamente la misma cantidad de pectina que en la fruta fresca. [30]
En medicina, la pectina aumenta la viscosidad y el volumen de las heces por lo que se utiliza contra el estreñimiento y la diarrea . Hasta 2002, era uno de los principales ingredientes utilizados en Kaopectate –un medicamento para combatir la diarrea– junto con la caolinita . Se ha utilizado para la eliminación suave de metales pesados de sistemas biológicos. [31] La pectina también se utiliza en pastillas para la garganta como demulcente .
En los productos cosméticos, la pectina actúa como estabilizador. La pectina también se utiliza en preparaciones para la curación de heridas y adhesivos médicos especializados, como los dispositivos de colostomía .
Sriamornsak [32] reveló que la pectina podría usarse en diversas plataformas de administración de fármacos orales, por ejemplo, sistemas de liberación controlada, sistemas gastrorretentivos, sistemas de administración específicos del colon y sistemas de administración mucoadhesivos, según su intoxicación y bajo costo. Se descubrió que la pectina de diferentes fuentes proporciona diferentes capacidades gelificantes, debido a variaciones en el tamaño molecular y la composición química. Al igual que otros polímeros naturales, un problema importante con la pectina es la inconsistencia en la reproducibilidad entre muestras, lo que puede resultar en una mala reproducibilidad en las características de administración del fármaco.
En la nutrición de rumiantes , dependiendo del grado de lignificación de la pared celular, la pectina es digerible hasta en un 90% mediante enzimas bacterianas. Los nutricionistas de rumiantes recomiendan mejorar la digestibilidad y la concentración de energía en los forrajes aumentando la concentración de pectina en el forraje.
En los cigarros, la pectina se considera un excelente sustituto del pegamento vegetal y muchos fumadores y coleccionistas de cigarros usan pectina para reparar las hojas de tabaco dañadas en sus cigarros.
Yablokov et al. , escribiendo en Chernobyl: Consequences of the Catastrophe for People and the Environment , citando una investigación realizada por el Centro Ucraniano de Medicina Radiológica y el Instituto Bielorruso de Medicina Radiológica y Endocrinología, concluyó, con respecto a los efectos radioprotectores de la pectina, que "agregar preparaciones de pectina a los alimentos de los habitantes de las regiones contaminadas por Chernóbil favorece una excreción eficaz de radionucleidos incorporados "como el cesio-137" . Los autores informaron sobre los resultados positivos del uso de preparaciones de aditivos alimentarios de pectina en una serie de estudios clínicos realizados en niños en áreas severamente contaminadas, con una mejora de hasta el 50% con respecto a los grupos de control. [33]
Durante la Segunda Guerra Mundial, los pilotos aliados recibieron mapas impresos en seda para orientarse en sus esfuerzos de huida y evasión. Al principio, el proceso de impresión resultó casi imposible porque las varias capas de tinta se corrieron inmediatamente, desdibujando los contornos y haciendo ilegibles los nombres de los lugares hasta que el inventor de los mapas, Clayton Hutton , mezcló un poco de pectina con la tinta y de inmediato la pectina coaguló la tinta y impidió su funcionamiento, permitiendo que pequeñas características topográficas fueran claramente visibles. [34]
En el Informe del Comité Conjunto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios y en la Unión Europea , no se ha establecido una ingesta diaria aceptable (IDA) numérica, ya que la pectina se considera segura. [35]
En los Estados Unidos , la pectina generalmente se reconoce como segura para el consumo humano.
En el Sistema de Numeración Internacional (INS), la pectina tiene el número 440. En Europa, las pectinas se diferencian en los números E E440(i) para pectinas no amidadas y E440(ii) para pectinas amidadas . Existen especificaciones en toda la legislación nacional e internacional que definen su calidad y regulan su uso.
La pectina fue aislada y descrita por primera vez en 1825 por Henri Braconnot , aunque la acción de la pectina para elaborar confituras y mermeladas se conocía mucho antes. Para obtener mermeladas bien cuajadas a partir de frutas que tenían poca o poca pectina, se mezclaron en la receta frutas ricas en pectina o sus extractos.
Durante la Revolución Industrial , los fabricantes de conservas de frutas recurrieron a los productores de jugo de manzana para obtener orujo de manzana seco que se cocinaba para extraer pectina. Más tarde, en las décadas de 1920 y 1930, se construyeron fábricas que extraían comercialmente pectina del orujo de manzana seco, y más tarde de la cáscara de cítricos, en regiones que producían jugo de manzana tanto en Estados Unidos como en Europa.
La pectina se vendió por primera vez como extracto líquido, pero ahora se utiliza con mayor frecuencia en forma de polvo seco, que es más fácil de almacenar y manipular que un líquido. [36]
